bài giảng công nghệ mới trong nghiên cứu và quản lý cửa sông và bờ biển

2Công trìnhCông nghệ mới trong nghiên cứu & quản lý cửa sông & bờ biểnCác tải trọng và tác động thường xuyên, các tải trọng tạm thời dài hạn, tạm thời ngắn hạn mà CT phải tiếp nhận đồng

Trang 1

BỘ MÔN THỦY CÔNG

Khoa Công trình

Công nghệ mới trong nghiên cứu &

quản lý cửa sông & bờ biển

1

Các tải trọng và tác động thường xuyên, các tải trọng tạm thời dài hạn, tạm thời ngắn hạn

mà CT phải tiếp nhận đồng thời.

Gồm các tải trọng trong tổ hợp tải trọng cơ bản, cộng thêm hay thay thế 1 tải trọng tạm thời đặc biệt (động đất, MNLKT, TB chống thấm hỏng, …)

LECTURE 01

GS.TS NGUYỄN TRUNG VIỆT

TS TRƯƠNG HỒNG SƠN

Trang 2

Công trình

GIỚI THIỆU CHUNG

VỀ MÔN HỌC

Trang 3

Trang 4

Trong bối cảnh của cuộc cách mạng khoa học công nghệ hiện nay, việc áp dụng các kỹ thuật & công nghệ mới trong việc quan sát, thu thập, phân tích,& mô phỏng phán đoán các quá trình thủy động lực học ở khu vực sông, cửa sông & bờ biển là xu hướng chung của

CÔNG NGHỆ MỚI TRONG QUAN SÁT

& THU THẬP DỮ LIỆU

CÔNG NGHỆ MỚI TRONG XỬ LÝ, PHÂN TÍCH DỮ LIỆU

CÔNG NGHỆ MỚI TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG

CÔNG NGHỆ GIẢI PHÁP MỚI TRONG XÂY DỰNG

NỘI DUNG CHÍNH CỦA MÔN HỌC

Công trình

TỔNG QUAN CÁC XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ MỚI

Trang 5

NỘI DUNG CHÍNH BÀI GIẢNG 01

5

Bài giảng đầu tiên giới thiệu tổng quan về môn học, phương pháp tiếp cận, các xu hướng, khái niệm mới trong lĩnh nghiên cứu, xây dựng & quản lý cửa sông, bờ biển trên thế giới và trong nước

DỰ ÁN THỰC HÀNH SỐ 01

THẢO LUẬN

Trang 6

Công trình

XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ MỚI

09 ways that technology has shifted how civil

engineers work today.

1) Using drones for surveying land

2) Designing structures with CAD software

3) Enabling remote sensing via cloud

6) The use of big data

7) The use and development of water conservation

technology

8) Develop 3D printing solutions

9) The use of digital marketing

Trang 7

7

3D model of Ulay Dam

d59d25a6fc7f4a7387a4cc344bad056b

https://sketchfab.com/3d-models/ute-ulay-dam-XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ MỚI

Trang 8

Công trình

XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ MỚI

Lắp đặt các hệ thống ADV, AWAC, Wave Gauges để đo đạc, sóng, dòng chảy… trong thực tế

Hệ thống ADV, AWAC, Wave Gauges để đo đạc, sóng, dòng chảy… trong điều kiện bão

Trang 9

9

GIỚI THIỆU CHUNG CỬA SÔNG & BỜ BIỂN

An estuary is a partially enclosed, coastal water body where freshwater from rivers and streams mixes with salt water from the ocean Estuaries, and their surrounding lands, are places of transition from land to sea Although influenced by the tides, they are protected from the full force of ocean

waves, winds and storms by land forms such as barrier islands or peninsulas.

CỬA BIỂN TIÊN CHÂU

Trang 10

Công trình

GIỚI THIỆU CHUNG CỬA SÔNG & BỜ BIỂN

The coast, also known as the coastline or seashore,

is defined as the area where land meets the ocean

or as a line that forms the boundary between the land and the coastline Shores are influenced by the topography of the surrounding landscape, as well as by water induced erosion, such as waves

BỜ BIỂN TAM QUAN

Trang 11

11

Trang 12

Công trình

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC VẤN ĐỀ CỦA VÙNG GENERAL ISSUES AT ESTUARINE & COASTAL REGION

Hạn hán, Ngập Lụt, Xâm Nhập Mặn, Xói lở bờ sông, bờ biển, suy giảm chất lượng nước, suy thoái hệ môi trường sinh thái là những hiện tượng thiên tai diễn ra ở hầu hết các vùng đồng bằng ven biển, khu vực cửa sông, bờ biển ở nước ta.

5 mg !

Trang 13

Thảm họa thiên tai – Đa thiên tai

Trang 14

Công trình

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC VẤN ĐỀ CỦA VÙNG GENERAL ISSUES AT ESTUARINE & COASTAL REGION

Sự thay đổi môi trường và khí hậu ở khu vực thượng nguồn, do yếu tố thiên nhiên và con người dẫn đến những tác động tổng hợp tiêu cực cho khu vực hạ nguồn cùng với những vấn đề thường gặp về an ninh nguồn nước ở khu vực Hạ Lưu, đồng bằng ven biển, và vùng bờ biển.

Trang 15

15

XU HƯỚNG & KHÁI NIỆM MỚI

AN NINH NGUỒN NƯỚC

CÁC VẤN ĐỀ VỀ “AN NINH NGUỒN NƯỚC”

"The capacity of a population to safeguard sustainable access to adequate quantities of acceptable quality water for sustaining livelihoods, human well-being, and socio- economic development, for ensuring protection against water-borne pollution and water-related disasters, and for preserving ecosystems in a climate of peace and political stability.” (UN-Water)

Six dimensions of

Water Security

Trang 16

Công trình

CÁC VẤN ĐỀ VỀ “AN NINH NGUỒN NƯỚC”

Các chủ đề liên quan đến an ninh nguồn nước xoay quanh các vấn đề chính:

- Nước quá nhiều (ngập lụt)

- Nước quá ít (hạn hán)

- Nước quá bẩn (ô nhiễm)

Trang 17

17

XU HƯỚNG & KHÁI NIỆM MỚI

AN NINH NGUỒN NƯỚC

CÁC VẤN ĐỀ VỀ “AN NINH NGUỒN NƯỚC” ĐẶT TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Qualitative rating of the sensitivity of broad physical estuarine processes to possible significant changes in climate drivers in New South Waves (Source : UNSW).

Trang 18

Công trình

CÁC GIẢI PHÁP DỰA TRÊN TỰ NHIÊN – NATURE BASED SOLUTIONS

There is a growing recognition that nature can help support resilient recovery “Nature-Based Solutions” (or NBS) are

innovative approaches that harness natural capital to increase the resilience of communities and ecosystems while providing environmental, social and

economic benefits This includes restoring and leveraging natural vegetation, mangrove belts, coastal reefs, and other natural resources, to mitigate and adapt to climate impacts (UN)

Trang 19

Trang 20

Công trình

RIVER BARRIER STRUCTURES – CÔNG TRÌNH KIỂM SOÁT NGUỒN NƯỚC KIỂU MỚI

Trang 21

Trang 22

Công trình

SOFT SOLUTIONS – GIẢI PHÁP MỀM, THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ VÀ NGẬP LỤT VEN BIỂN

Trang 23

Trang 24

Công trình

HYBRID SOLUTIONS – GIẢI PHÁP TỔNG HỢP, VỪA THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG NHƯNG VẪN ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ VÀ NGẬP LỤT VEN BIỂN TRONG NHỮNG ĐIỀU KIỆN THIÊN TAI CỰC TRỊ

Trang 25

Trang 26

Công trình

HYBRID SOLUTIONS – GIẢI PHÁP TỔNG HỢP, VỪA THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG NHƯNG VẪN ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ VÀ NGẬP LỤT VEN BIỂN TRONG NHỮNG ĐIỀU KIỆN THIÊN TAI CỰC TRỊ

Trang 27

27

CÔNG NGHỆ MỚI ? – NEW TECHNOLOGY ?

XU HƯỚNG & ÁP DỤNG TRONG LĨNH VỰC THỦY LỢI

CÁC XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ MỚI NĂM 2023

Trang 28

Công trình

vấn đề thay đổi, nhận thức & cách tiếp cận của chúng ta cần phải thay đổi Sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ khoa học, kỹ thuật trong các lĩnh vực ảnh vệ tinh, máy tính, trí tuệ nhân tạo và mạng internet giúp cung cấp các công cụ mới trong lĩnh vực nghiên cứu và quản lý sông biển Hiểu ,Vận dụng & Phát triển được các công cụ mới này trong nghiên cứu & quản lý sông biển là một hướng đi bắt buộc của chúng ta.”

Trang 29

29

GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ MỚI

CÁC CÔNG NGHỆ MỚI ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU, QUẢN LÝ CỬA SÔNG & BỜ BIỂN THỂ HIỆN TRONG NHỮNG NỘI DUNG SAU:

1 Thu thập dữ liệu (data collections)

2 Quan sát dữ liệu (data visulisation)

3 Phân tích dữ liệu (data processing)

4 Tính toán & mô phỏng (Model-simulation)

- Mô phỏng đơn giản hóa khái niệm (Conceptual model)

- Mô phỏng tối ưu hóa vận hành hệ thống (Operational Simulations)

- Mô phỏng định hướng dữ liệu (Data Driven Modeling DDM)

- Mô phỏng định hướng quá trình vật lý (Process-based model)

- Mô phỏng xác suất (Monte-Carlo simulation)

5 Hỗ trợ ra quyết định (Decision making support tools)

Trang 30

Công trình

TỔNG QUAN & THỰC TIỄN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI TRONG LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU & QUẢN LÝ CỬA SÔNG, BỜ BIỂN

Trang 32

Công trình

LECTURE 02

Trang 33

2

CÔNG NGHỆ MỚI TRONG NGHIÊN CỨU & QUẢN LÝ

CỬA SÔNG VÀ BỜ BIỂN

Trang 34

quản lý cửa sông & bờ biển GIỚI THIỆU & ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ MỚI TRONG PHÂN TÍCH &

XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH

Bài giảng thứ hai giới thiệu tổng quan về khả năng ứng dụng của một số công cụ mới trong ngành

CÔNG NGHỆ MỚI TRONG THU THẬP DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH

DỰ ÁN THỰC HÀNH SỐ 02

THẢO LUẬN

Trang 35

4

CÔNG NGHỆ MỚI THU THẬP VÀ QUAN SÁT DỮ LIỆU ĐỊA HÌNH

1 Trong công tác xây dựng và thiết kế, quy hoạch : Dữ liệu chi tiết của địa hình khu vực dự án được các nhà thầu tư vấn, thiết kế và thi công

sử dụng để lên phương án thiết kế và bố trí các hạng mục công trình hợp lý, tính toán chiều cao, khối lượng đào, đắp … để xây dựng công trình.

2 Trong lĩnh vực giao thông thủy & hàng hải: Dữ liệu địa hình ở các khu vực trong sông, cửa sông và bờ biển cũng như đại dương giúp cho

việc xây dựng các bản đồ hàng hải, các hướng dẫn di chuyển trên sông, và ngoài biển một cách an toàn tương tự như bản đồ google map hướng dẫn di chuyển trên đất liền Có được dữ liệu độ sâu đáy sông, đáy biển chính xác giúp giảm được những nguy cơ và rủi ro cho việc di chuyển trên mặt nước, đặc biệt là cho các phương tiện tàu có tải trọng lớn.

3 Trong lĩnh vực sông biển: Các nhà khoa học cần sử dụng dữ liệu địa hình để nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng biến đổi khí hậu, nước

biển dâng và khai thác nước ngầm đến những biến động địa hình, xói lở bờ sông, bờ biển cũng như lún sụt ở khu vực đồng bằng ven biển.

4 Trong lĩnh mô hình thủy: Dữ liệu địa hình được các nhà khoa học sử dụng để thiết lập các mô hình thủy động lực & hình thái 1 chiều, 2

chiều và 3 chiều, tính toán dòng chảy, mực nước, diễn biến triều, sóng cũng như tính toán mô phỏng sóng, ngập lụt, và các dòng chảy rút mất

an toàn cho việc tắm biển bơi lội ở các khu vực cửa sông, bờ biển.

5 Trong lĩnh vực sinh thái học sông biển & đại dượng: Các nhà khoa học sử liệu dữ liệu địa hình để nghiên cứu các quần thể sinh vật đáy Dữ

liệu độ sâu mực nước sông, biển và đại dương giúp xác định những vị trí các quần thể cá và các sinh vật biển có khả năng sinh sản và sinh sống Dữ liệu địa hình có thể được sử dụng để xác định các khu vực sinh sống của san hô, từ đó có biện pháp quản lý và bảo tồn.

6 Trong lĩnh vực thủy văn học: Các nhà khoa học sử dụng dữ liệu địa hình để nghiên cứu xác định vị trí và phạm vi của các lưu vực sông, căn

cứ từ độ dốc và độ sâu địa hình để xác định vị trí các nhánh sông, suối, vị trí các đường tụ thủy,…

7 Trong lĩnh vực phòng chống thiên tai: Dữ liệu địa hình được các nhà khoa học sử dụng để xây dựng các bản đồ ngập lụt, xác định các vị trí

nhạy cảm, các vị trí dễ bị ngập lụt,… từ đó có các biện pháp phòng chống, giảm thiểu tác động ngập lụt một cách hợp lý Địa hình của các khu vực đồi núi cũng có thể được sử dụng để xác định các khu vực dễ xảy ra sạt trượt trong và sau mưa lớn.

Trang 36

Công trình

“Trong kỷ nguyên công nghệ 4.0 hiện nay, cùng với sự bùng nổ của

dữ liệu địa hình toàn cầu với độ phân giải tốt và miễn phí có thể

giúp các nhà khoa học, các đơn vị tư vấn thiết lập các tính toán mô phỏng của mình một cách nhanh hơn trên phạm vi mô phỏng lớn

Có thể nói dữ liệu địa hình dù chậm nhưng đã có những bước

chuyển mình mạnh mẽ.”

Trang 37

6

➢ Dữ liệu địa hình luôn là một

trong những loại tài liệu quan trọng

nhất của các dự án nghiên cứu, sản

xuất thủy lợi Dữ liệu địa hình là

loại hình cơ sở dữ liệu chứa đựng

thông tin về độ sâu và hình dạng của

địa hình khu vực nghiên cứu, bao

gồm địa hình dưới nước và trên cạn

từ vùng bãi bồi ven sông đến các

vùng đồi núi cao

➢ Dữ liệu địa hình và nhất là các

dữ liệu địa hình có độ chính xác cao

đóng vai trò quan trọng trong các

hoạt động giao thông thủy và khoa

học trái đất nói chung và ngành thủy

lợi, môi trường nói riêng

Tài liệu độ sâu toàn cầu từ nguồn gebco (bathymetry), dữ liệu mở, dowload trực tiếp từ nguồn:

https://visibleearth.nasa.gov/images/73963/bathymetry

Dữ liệu này chứa đựng độ sâu đại dương dao động từ cao trình -8000 m đến cao trình bề mặt (0 m) Khu vực đất liền được phủ đen Nguồn ảnh: Jesse Allen, NASA's Earth Observatory

Trang 38

Công trình

➢ Bathymetry tiếng việt là độ sâu địa hình

“Bathymetry” cung cấp hình ảnh về độ cao

bề mặt địa hình và độ sâu của nước Tài liệu

đại hình “bathymetry” tương đương với dữ

liệu địa hình trên cạn, gọi là “topography”

➢ Topography tiếng việt là địa hình Liên

quan đến độ cao và dạng địa hình phía trên

mực nước biển

➢ Contour lines (isolines) là đường đồng

mức, là các đường nối các điểm có cùng cao

trình

➢ Elevation là độ cao, cao trình địa hình Cao

trình của một điểm là độ cao của nó so với

một điểm quy chiếu

Truy cập vào website https://www.ncei.noaa.gov/maps/grid-extract/ để dowload

dữ liệu địa hình có độ phân giải 1.8 km cho khu vực bờ biển Đà Nẵng, Việt Nam

Trang 39

8

Truy cập website https://download.gebco.net/# để dowload dữ liệu địa hình khu vực nước ta Dữ liệu có độ phân giải 15 arc-second (khoảng 1.5 km)

➢ Digital elevation model (DEM) là mô hình kỹ

thuật số của dữ liệu độ cao địa hình Dữ liệu DEM

được sử dụng để xây dựng bản đồ địa hình ba chiều,

bao gồm chiều dài, chiều rộng và độ cao của địa

hình Đây là loại dữ liệu phổ biến thông dụng nhất

hiện nay để tạo ra các bản đồ địa hình khu vực Dữ

liệu DEM bao gồm bề mặt trái đất và các vật thể phía

trên bề mặt bao gồm cả cây cối, nhà cửa (DEM)

thường được sử dụng để đại diện cho địa hình của

khu vực nghiên cứu qua các hệ ô lưới (raster grid)

➢ Digital terrain model (DTM) hay Digital suface

model (DSM) là mô hình kỹ thuật số của dữ liệu địa

hình không kể đến các vật thể phía trên bề mặt trái

đất

➢ Bản độ địa hình (Topographic map) là dữ liệu bản

đồ chính để minh họa dữ liệu về cao trình (elevation),

đặc điểm địa hình (landforms), thường qua các dạng

đường đồng mức (contour lines)

Trang 40

Công trình

Truy cập USGS để trích xuất dữ liệu địa hình SRTM,

độ phân giải 30 m ở phạm vi toàn cầu Dữ liệu SRTM miễn phí có độ phân giải 30 m, ở phạm vi toàn cầu ( tuy nhiên vẫn thiếu một số vùng) có thể được tiếp cận qua website: https://earthexplorer.usgs.gov/

➢ Dữ liệu lưu trữ dạng raster là dạng lưu trữ dữ liệu

mà trong đó, các dữ liệu về không gian được chứa

trong các ma trận gồm nhiều phần tử (ngăn) được tổ

chức theo hàng và cột Trong đó mỗi phần tử đại diện

cho một thông tin đặc trưng của dữ liệu như độ cao,

độ PH, nhiệt độ, áp suất khí quyển, dòng chảy và

khoảng cách Dạng dữ liệu raster là dạng liên tục, có

cấu trúc đơn giản

➢ Lưu trữ dữ liệu dạng vector là dạng lưu trữ dữ liệu

mà trong đó các thông tin về không gian được lưu trữ

có các biên rời rạc Mỗi điểm có tọa độ x và y tương

ứng Dữ liệu dạng vector là dạng lưu trữ có cấu trúc

phức tạp Các dữ liệu phố biến thường được lưu trữ ở

dạng vector bao gồm, các đường biên ranh giới hành

chính, các đặc điểm hình học, đường xá, sông suối…

Tiêu đề	Công Nghệ Mới Trong Nghiên Cứu, Quản Lý Cửa Sông Và Bờ Biển
Tác giả	GS.TS Nguyễn Trung Việt, TS. Trương Hồng Sơn
Trường học	Khoa Công trình
Chuyên ngành	Công nghệ mới trong nghiên cứu & quản lý cửa sông & bờ biển
Thể loại	bài giảng

Định dạng
Số trang	125
Dung lượng	23,82 MB